EP1177058A1 - Kolbenseitige absaugabdichtung bei anwendung des vakuumdruckgiessverfahrens - Google Patents

Kolbenseitige absaugabdichtung bei anwendung des vakuumdruckgiessverfahrens

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EP1177058A1
EP1177058A1 EP00916814A EP00916814A EP1177058A1 EP 1177058 A1 EP1177058 A1 EP 1177058A1 EP 00916814 A EP00916814 A EP 00916814A EP 00916814 A EP00916814 A EP 00916814A EP 1177058 A1 EP1177058 A1 EP 1177058A1
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casting
seal
piston
sealing
suction casing
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Friedrich Stummer
Tobias Schwarz
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D17/00Pressure die casting or injection die casting, i.e. casting in which the metal is forced into a mould under high pressure
    • B22D17/14Machines with evacuated die cavity

Definitions

  • the invention relates to a piston-side seal in die-casting machines which operate according to a vacuum process, in particular according to the vacuum process, and are equipped with a suction gap or suction box.
  • the known die casting processes take place according to the cold chamber or, especially for smaller components, according to the warm chamber process. These processes have proven themselves for a variety of parts. However, are high quality Components with minimal inclusions of oxides and impurities are required that guarantee higher dynamic strength values and / or are subjected to a subsequent heat treatment, so a vacuum pressure casting process is preferably used.
  • the melt is metered into the filling chamber via a suction pipe located in the weld pool.
  • This melt dosing is initiated by applying a vacuum, which is switched on after the mold has been closed by opening a vacuum valve.
  • a vacuum which is switched on after the mold has been closed by opening a vacuum valve.
  • an additional casting chamber vacuum is also possible for a better and more regulated vacuum effect, as described by the applicant in DE 30 41 340 C 2 as a vacuum die casting method.
  • a region to be sealed is the rear side of the piston or piston rod, which is coupled to the casting unit.
  • the suction box of the so-called tinsel which is used to remove the thin light metal residues emerging from the back of the casting piston, has proven itself as a seal carrier.
  • a seal on a casting piston is disclosed in US Pat. No. 3,009,218; a casting piston with a constant piston diameter over its entire length is proposed.
  • damage such as flooding or scoring occurs in the casting chamber; these mechanical impairments also lead to damage to the casting piston.
  • the piston seal can also be damaged and the sealing effect is not guaranteed in continuous operation.
  • the invention has for its object to propose a sealing system for a casting piston when using the vacuum die-casting method, which ensures a long service life and significantly reduces the risk of an accident.
  • an elongated casting piston has at least one shoulder, i.e. smaller diameter, has at its rear end and the seal installed in the suction box is in sealed connection with the piston when it is retracted.
  • the seal is to be installed using a non-positive or positive connection and the sealing ring can have a separating point that enables it to be installed or replaced without significant installation measures.
  • the chosen casting piston design ensures, on the one hand, that mechanical piston damage does not occur on the smaller seal diameter, since this diameter has no contact with the bore of the casting chamber and, on the other hand, that the casting piston diameter is concentric due to the simple manufacturing process. Furthermore, after a pouring plunger breakdown, which would normally take place in the area of an advanced pouring position, the cooling water could escape through the annular space which is now open to the rear.
  • Figure 1 shows the injection system 1 of a Vacural die casting machine which is connected to the fixed platen 3 via armature 2.
  • the holding furnace 5 for the liquid melt is arranged between the fixed platen 3 and the stand part 4 of the injection system 1.
  • the suction tube immersed in the holding furnace 5 below the molten bath surface is designated by 6.
  • the upper end of the suction pipe 6 is connected to the casting chamber 7.
  • the casting piston 8 which is connected to the casting piston rod 9.
  • the pouring piston rod 9 is connected to the actual pouring unit 10.
  • FIG. 2 An enlarged representation of the idea according to the invention is shown in FIG. 2.
  • a casting piston 8 which has diameters D1 and D2 of different sizes.
  • the smaller diameter D2 is sealed by seal 11 in the retracted position shown, the retracted position corresponding to the operating state in which the melt is sucked in through the vacuum build-up through suction pipe 6, while sealing is no longer required in the forward movement of the casting piston 8.
  • Seal 11 is frictionally connected to suction box 13 by means of a clamping ring 12.
  • a positive connection can also be selected by the corresponding design of the sealing ring 11.
  • a sealing ring 11 that is divided on one or both sides is used, which allows the sealing ring to be replaced only by removing the clamping or retaining ring 12.
  • the part of the Sealing ring can be in the form, for example of an oblique joint, whereby an optimal sealing effect is achieved.
  • the invention is not restricted to the exemplary embodiment described and illustrated. It also includes all professional designs within the scope of the current claim 1.

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Abstract

Für die Anwendung des Vakuum-Druckgiessverfahrens ist es eine wesentliche Voraussetzung dass der Giessprozess in einem nach aussen abgedichteten Kreislauf stattfindet. Damit unerwünschte Lufteintritte vermieden werden, sind entsprechende sichere Abdichtungssysteme erforderlich. Die Erfindung schlägt die Abdichtung zwischen einem Giesskolben (8) und einem Absaugkasten (13) vor, wobei der Giesskolben mindestens zwei unterschiedliche Durchmesser D1 und D2 hat, und wobei der kleinere Durchmesser D2 am hinteren Ende des Giesskolbens und im Absaugkasten (13) eine D2 entsprechende Dichtung (11) angeordnet ist.

Description

Kolbenseitige Absaugabdichtung bei Anwendung des Vakuumdruckgießverfahren
Beschreibung
Die Erfindung bezieht sich auf eine kolbenseitige Abdichtung bei Druckgußmaschinen die nach einem Vakuum-Verfahren, insbesondere nach dem Vacural-Verfahren, arbeiten und mit einem Absaugspalt oder Absaugkasten ausgerüstet sind.
Zur Erhöhung der Funktionssicherheit und der Dichtungsstandzeit wird eine Abdichtung auf einem im Durchmesser abgesetzten Gießkolben vorgeschlagen.
Stand der Technik
Die Produktion von Leichtmetallteilen erfolgt in erheblichen Mengen im Druckgießverfahren. Eine dominierende Stellung nehmen dabei Bauteile aus Aluminium und seiner Legierungen ein, jedoch wird auch Magnesium als Konstruktionswerkstoff immer attraktiver.
Traditionell finden die bekannten Druckgießverfahren nach dem Kaltkammer- oder, insbesondere für kleinere Bauteile, nach dem Warmkammerverfahren statt. Für eine Vielfalt von Teilen haben sich diese Verfahren bewährt. Sind jedoch hochwertige Bauteile mit minimalen Oxide- und Verunreinigungseinschlüssen gefordert die höhere dynamische Festigkeitswerte gewährleisten und/oder einer nachfolgenden Wärmebehandlung unterzogen werden, so findet bevorzugt ein Vakuumdruckgießverfahren Anwendung.
Bei einem dieser Verfahren erfolgt die Dosierung der Schmelze in die Füllkammer über ein im Schmelzbad befindliches Saugrohr. Veranlaßt wird diese Schmelzdosierung durch das Anlegen eines Vakuums, welches nach dem Schließen der Form durch Öffnen eines Vakuumventils zugeschaltet wird. Zusätzlich zu diesem Formvakuum ist auch zur besseren und geregelteren Vakuumwirkung ein zusätzliches Gießkammervakuum möglich, wie vom Anmelder in der DE 30 41 340 C 2 als Vacural-Druckgießverfahren beschrieben.
Zur Erzielung einer entsprechenden Prozeßsicherheit und um eine optimale Vakuumwirkung zu gewährleisten muß das gesamte Verfahren möglichst in einem geschlossenen Kreislauf ablaufen und somit nach außen entsprechend abgedichtet sein.
Ein abzudichtender Bereich ist dabei die rückwärtige Seite des Kolbens- bzw. der Kolbenstange die mit dem Gießaggregat gekuppelt ist. Als Dichtungsträger hat sich der Absaugkasten der zur Abführung der an der Gießkolbenrückseite austretenden dünnen Leichtmetallresten, dem sog. Flitter, bewährt.
So ist z.B. in der EP 0 462 218 in einer am Ende des Absaugkasten befestigten Flanschbuchse eine Dichtung angebracht, die die Gießkolbenstange im Austrittsbereich aus dem Absaugkasten abdichtet. Ein wesentlicher Nachteil dieser Dichtungsanordnung ist, daß bei einem Abriß des Kolben am Verbindungsgewinde zwischen Kolben und Kolbenstange die Dichtwirkung an der Kolbenstange bestehen bleibt. Üblicherweise befinden sich die zur Kolbenkühlung erforderlichen Kühlwasserbohrungen in der Kolbenstange, so daß nach Kolbenabriß dann das Kühlwasser aus der Gießkolbenstange austritt . Durch die sich dann ergebende Situation kann das Kühlwasser im wesentlichen nur über das Ansaugrohr in das Schmelzebad des Warmhalteofen zurücklaufen. Neben der Störung des Gießprozeßes und der Beeinträchtigung der Schmelze besteht dann bei Vergießung von Magnesium oder Aluminium eine hohe Unfallgefahr. Möglichkeiten der Gefährdung entstehen durch eine explosionsartige Reaktion oder durch die erhebliche Volumenvergrößerung und damit Druckerhöhung des im Saugrohr mit der heißen Schmelze zusammentreffenden Kühlwassers in dem sich ergebenden abgeschlossenen Raum. Ein weiterer Nachteil dieser Dichtungsanordnung ist der erhöhte Dichtungsverschleiß, wenn Kolben und Kolbenstange nicht symmetrisch zueinander sind, d.h. einen Versatz aufweisen.
Eine Abdichtung auf einem Gießkolben ist in der US PS 3,009,218 offenbart, vorgeschlagen wird ein Gießkolben mit einem gleichbleibenden Kolbendurchmesser über seine gesamte Länge. Bedingt durch den Gießprozeß treten in der Gießkammer Beschädigungen wie Ausschwemmungen oder Riefen auf, diese mechanischen Beeinträchtigungen führen auch zur Beschädigung des Gießkolben. Bei der vorgeschlagenen Ausführung kann die Kolbendichtung dann ebenfalls zu Schaden kommen und die Dichtwirkung ist im Dauerbetrieb nicht gewährleistet.
Aufgabe und Vorteil der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei Anwendung des Vakuumdruckgießverfahren ein DichtungsSystem für einen Gießkolben vorzuschlagen, welches eine hohe Standzeit gewährleistet und eine Unfallgefahr wesentlich herabsetzt.
Diese Aufgabe wird ausgehend von einem DichtungsSystem nach dem Oberbegriff des Anspruch 1, durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruch 1 gelöst . In den Unteransprüchen werden vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildungen des Dichtungsystems vorgeschlagen.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß ein verlängerter Gießkolben über mindestens einen Absatz, d.h. kleineren Durchmesser, an seinem rückwärtigen Ende verfügt und die im Absaugkasten angebaute Dichtung bei zurückgefahrenem Kolben mit diesem in Dichtverbindung steht . Der Dichtungseinbau soll dabei über eine kraft- oder formschlüssige Verbindung erfolgen und der Dichtring kann über eine Trennstelle verfügen die seinen Einbau oder Austausch ohne wesentliche Montagemaßnahmen ermöglicht. Die gewählte Gießkolbenausführung gewährleistet zum einen, daß mechanische Kolbenbeschädigung nicht am kleineren Dichtungsdurchmesser auftreten, da dieser Durchmesser keinen Kontakt zu der Bohrung der Gießkammer hat und zum anderen ist durch das einfache Herstellverfahren eine Konzentrizität der Gießkolbendurchmesser gegeben. Weiterhin könnte nach einem Gießkolbenabriß, der im Regelfall im Bereich einer vorgefahrenen Gießstellung erfolgen würde, das Kühlwasser durch den nun nach hinten offenen Ringraum austreten.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels :
Die Figuren zeigen:
Figur 1 Einspritzsystem einer Vacural-Druckgießmaschine
Figur 2 Einzelheit des Gießkolben mit Absaugkasten und Abdichtung Beschreibung des Ausführungsbeispiel
Figur 1 zeigt das Einspritzsystem 1 einer Vacural- Druckgießmaschine welches über Anker 2 mit der festen Aufspannplatte 3 verbunden ist. Zwischen fester Aufspannplatte 3 und Ständerteil 4 des Einspritzsystem 1 ist der Warmhalteofen 5 für die flüssige Schmelze angeordnet. Das unterhalb der Schmelzbadoberfläche in den Warmhalteofen 5 eintauchende Saugrohr ist mit 6 bezeichnet. Das obere Ende von Saugrohr 6 ist mit Gießkammer 7 verbunden. In der Gießkammer 7 befindet sich Gießkolben 8 der mit Gießkolbenstange 9 verbunden ist . Gießkolbenstange 9 ist mit dem eigentlichen Gießaggragat 10 verbunden.
Eine vergrößerte Darstellung des erfindungsgemäßen Gedanken ist in Figur 2 gezeigt. In Gießkammer 7 befindet sich Gießkolben 8 der über unterschiedlich große Durchmesser Dl und D2 verfügt . Der kleinere Durchmesser D2 wird durch Dichtung 11 in gezeigter zurückgefahrenen Stellung abgedichtet, wobei die zurückgefahrene Stellung dem Betriebszustand entspricht in dem die Schmelze über den Vakuumaufbau durch Saugrohr 6 angesaugt wird, während in der Vorwärtsbewegung des Gießkolben 8 eine Abdichtung nicht mehr erforderlich ist. Es kann sogar die Situation eintreten in dem ein nachfließen der Luft oder die gezielte Verwendung eines Schutzgases das absinken der Restschmelze und damit das verhindern eines „einfrieren" der Schmelze im Saugrohr erforderlich macht. Dichtung 11 wird mittels eines Klemmring 12 mit Absaugkasten 13 reibschlüssig verbunden. Durch die entsprechende Formgestaltung des Dichtringes 11 z.B. ein T- Profil kann auch eine formschlüssige Verbindung gewählt werden. Bevorzugt wird ein einseitig oder beidseitig geteilter Dichtring 11 verwendet, was einen Austausch des Dichtringes nur durch Entfernung von Klemm- oder Haltering 12 ermöglicht. Die Teilstelle des Dichtringes kann z.B. in Form eines Schrägstoßes ausgeführt werden, wodurch eine optimale Dichtwirkung erzielt wird. Der Gießkolben 8 ist bevorzugt so ausgebildet, das der kleinere Durchmesser D2 (=Dichtdurchmesser) in seinem Endbereich sich kegelig verjüngent ausgebildet ist und die Übergänge mit entsprechend großzügigen Radien gestaltet werden. Durch diese Form ist ein funktionssicheres Ein- und Ausfahren aus der Dichtung 11 gewährleistet, was wiederum zur Schonung der Dichtung beiträgt .
Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene und dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Sie umfaßt auch alle fachmännischen Ausgestaltungen im Rahmen des geltenden Anspruches 1.
Bezugszeichenliste :
1 Einspritzsystem
2 Anker
3 Feste Aufspannplatte
4 Ständerteil
5 Warmhalteofen
6 Saugrohr
7 Gießkammer
8 Gießkolben
9 Gießkolbenstange
10 Gießaggregat
11 Dichtung
12 Klemmring, Haltering
13 Absaugkasten

Claims

Ansprüche :
1. Abdichtung für den Gießkolben (8) einer Druckgießmaschine mit angebautem Absaugkasten (13) bei der der Transport des Metalles aus einem Schmelze- bzw. Warmhalteofen (5) in die Gießkammer (7) mittels Evakuieren über ein Saugrohr (6) erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß der Gießkolben (8) mindestens 2 unterschiedliche Durchmesser Dl und D2 hat, wobei der kleinere Durchmesser D2 am hinteren Ende des Gießkolben (8) und im Absaugkasten (13) eine D2 entsprechende Dichtung (11) angeordnet ist.
2. Abdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (11) mittels eines Klemm- oder Haltering kraft- oder formschlüssig mit Absaugkasten (13) verbunden ist.
3. Abdichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (11) über mindestens eine Teilstelle verfügt.
4. Abdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gießkolbendurchmesser D2 mit einem kegelförmigen Ende und Übergangsradien ausgebildet ist.
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